博落回对重金属铅镉吸收动力学的研究(2)
4 讨论 8
4.1 不同浓度梯度下博落回对铅、镉的吸收动力学 8
4.2 不同时间梯度下博落回对铅、镉的吸收动力学 8
5 结论 9
致谢 9
参考文献 9
博落回对重金属铅、镉吸收动力学的研究
1 引言
随着现代工业的发展和人类生产生活的大量废弃物排放，全球土壤重金属污染问题日益严重。在今年出台的土十条中也要求重点监测土壤中的铅、镉、铬、汞和砷污染情况[1]，土壤重金属污染的修复治理已成为环境治理问题的重中之重。
1.1 该研究的背景及现状
1.1.1 我国土壤铅、镉污染的现状
目前随着土壤污染问题的日益严重，有关重金属污染的修复治理问题已经引起了社会各方面的注意。其中尤其是属于五大污染重金属的铅和镉，由于其污染范围十分广泛，覆盖土地、河流等，现已成为重金属污染治理的重点对象。据不完全统计，在我国约有1.3×104hm2的耕地收到了铅、镉重金属的污染，因此导致的粮食减产量约达到1.0×107t[2]。同样受到污染的林地、水体等面积则更为广泛。此外，在日常生活中使用的含铅汽油也使得重金属污染情况更为严重。在近几年的报道中，有关铅、镉等重金属食物中毒的报道也时有发生[3-4]。总的来说，铅、镉等重金属污染对人类合环境带来的影响是极大的，我们已经不能再无视其带来的危害[5]。
1.1.2 根系离子吸收动力学研究概况
有关植物根系离子动力学的研究一直是植物营养研究中的重点对象。该研究最早始于Epstein和Hagen在1952年开始的对根系离子动力学的研究。1974年，Claassen和Barber等人的研究大大推动了该研究的进展[6]，这两位科学家不仅建立起了植物根系的吸收动力学方程，更是发明了离子消耗技术并把同位素标记技术引进了相关的研究中。在之后的研究中，研究者们又在动力学方程的基础上建立起了根系养分吸收的数学模型。该模型可以将植物矿质营养的吸收与土壤化学联系起来，大大加速了该研究在农业活动和相关领域研究中的应用。时至今日，小麦、玉米、水稻等大部分农作物对常见重金属离子的吸收动力学已得到了深入、细致的研究[7-10]。
最大吸收速率Vmax和表征根系亲和力的特征常数Km是吸收动力学中最主要的特征常数，与其他特征常数一样，其值并不是一个常量，而会收其他因素的影响而发生变化。这些因素可以大致分为以下几种：（1）植物种类和品种：Baligar[11]等人的实验证明，玉米根系对于钙、镁、纳离子的吸收速率在相同条件下与洋葱相比，其值明显偏小；而王永章等人在对不同品种的苹果做过试验之后发现，在相同的实验条件下，山定子相比小金海棠具有较大的Km值，而Vmax值则偏小。此外，Teo[12]等人在对三个品种水稻的研究中更是证明了，不同品种植物对不同金属离子的吸收动力学都是一个独立的吸收过程，即在不同的情况下，每个品种和每种离子都有着自己的Km和Vmax值。（2）苗龄：之前曾有大量的研究结果显示，即使在植物品种和培养环境相同的情况下，由于测定时植物苗龄的不同，其动力学参数也会发生变化。Kelly和Barber[13]等人通过美国松幼苗对镁离子的吸收动力学研究发现，苗龄小于一年的幼苗其Vmax值相比于其他苗龄大于一年的幼苗更大，而Kmax值更小。Bhat对于苹果幼苗的研究表明，苗龄不同的苹果幼苗其对于铁离子的吸收速率也有着显著的差异。（3）植物本身的营养状况：植物根系对养分离子的吸收速率也会受到其自身营养状况的影响，缺乏养分的根系的吸收速率往往大于那些养分充足的根系[14]，除此之外，对于特定养分离子的吸收速率也会受到另外某种离子含量的影响。 Hagen和 Hopkisn[15]的研究就指出，钾离子含量低的植物根系不仅会吸收更多的钾离子，而且其对钙离子的吸收速率也会受到显著影响。Jungk和Barber[16]的研究也证明了这一点。（4）介质养分浓度：由于介质内养分离子浓度的不同，即使是同一种植物对离子的吸收动力学参数也会存在较大差异。有不少实验曾证明，在低浓度下,植物会有一个较小的Km值;而在高浓度下,其Km值则会较大[17]。
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